[发明专利]用于开关功率变换器的混合自适应功率因数校正方案

说明书

技术领域

这里公开的实施例涉及具有功率因数校正的开关功率变换器。

背景技术

开关功率变换器中的功率因数定义为向负载传送的有功功率与电源提供的视在功率之比。电业公司或者政府机构要求开关功率变换器中的功率因数超过按照规定的某一最小水平。因此，开关功率变换器应当用高功率因数和低谐波失真来从电源向负载传送功率。

当前单相有源功率因数控制技术通常划分成两类：两级方法和单级方法。在两级方法中，功率因数控制前端级将交流(AC)输入电压变换成大容量储能电容器上的直流(DC)电压。DC/DC变换器、诸如反激式开关功率变换器用作第二输出级以向负载提供隔离和调节的低输出电压或者高输出电流。与此相反，单级方法将功率因数控制级与DC/DC级组合成单级。在单级方法中，将控制单个开关以实现输入功率因数校正和输出电压/电流调节的双重功能。

通常，两级功率因数控制电路利用分离的级来使输入电流成形为接近正弦曲线并且与输入线路电压同相以实现高输入功率因数和低总谐波失真(THD)。然而，因为在两级功率因数控制电路的两级中对能量进行两次处理，所以两级功率因数控制电路的效率通常低于单级功率因数控制电路。另外，由于使用两级，所以两级功率因数控制电路与单级功率因数控制电路相比较更复杂并且成本更高。因此，由于成本和效率考虑，通常优选单级功率因数控制电路用于低功率应用。

发明内容

这里公开的实施例提供了一种用于开关功率变换器的可配置功率因数控制方法。在一个实施例中，开关功率变换器的控制器组合恒定导通时间控制和恒定功率控制的功率调节控制方法以调整开关功率变换器的功率因数。通过组合调节模式，控制器使在每个调节模式之间的权衡到达平衡以针对低功率应用和针对输出纹波性能的功率因数要求。

在一个实施例中，在向功率变换器的输入电压的每个AC周期(即单个AC周期)期间，控制器基于瞬时输入线路电压的量值确定在恒定功率模式或者恒定导通时间模式中操作功率变换器。具体而言，如果瞬时输入线路电压低于阈值电压，则控制器在输入电压的AC周期期间在恒定导通时间模式中操作功率变换器，而如果瞬时线路电压在输入电压的AC周期期间在阈值电压以上，则将操作模式切换成恒定功率模式。

说明书中描述的特征和优点并非包括了全部的，并且特别是在阅读附图和说明书之后很多额外的特征和优点对于本领域技术人员是明显的。此外，应当理解，说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导性的目的而选择的，并且可能不是为了勾画或者限定发明主题而选择的。

附图说明

通过结合附图考虑下列详细描述，可以容易理解本发明实施方式的教导。

图1图示根据一个实施例的使用恒定导通控制和恒定功率控制的组合的开关功率变换器。

图2图示常规开关功率变换器的输入电压和输入电流波形。

图3图示根据一个实施例的开关功率变换器的控制器IC的内部电路装置。

图4图示对开关功率变换器的开关的导通时间进行示出的示例波形。

图5图示开关功率变换器的示例输入电压和输入电流波形。

图6图示根据一个实施例的控制器IC的数字逻辑控制的电路图。

图7图示对使用导通时间成形的开关功率变换器的开关的导通时间进行示出的示例波形。

具体实施方式

附图和下面的描述仅通过示例涉及优选实施例。应当注意，通过下面的讨论，将很容易认识到此处公开的结构和方法的替代实施例，作为在不偏离本发明的原理的情况下可以采用的可行的替代。

现在将详细参考若干实施例，其示例在附图中图示。注意在任何可行的地方，附图中可能使用类似或者相同的附图标记，并且可能指示类似或者相同的功能性。附图仅为示例的目的描绘了本发明的实施例。本领域技术人员从下面的描述将容易理解此处示例的结构和方法的替代实施例可以在不偏离此处描述的本发明的原理的情况下采用。

这里公开的实施例描述一种AC/DC反激式开关功率变换器的控制器提供用于开关功率变换器的可配置功率因数控制的方法。在一个实施例中，控制器将恒定导通时间控制和恒定功率控制(即恒定电压模式和/或恒定电流模式控制)的功率调节控制方法进行组合以调整开关功率变换器的功率因数。具体而言，控制器基于在输入电压的每个AC周期内的、在恒定导通时间控制模式操作开关功率变换器的时间百分比来调整功率因数。通过将调节模式进行组合，控制器使恒定导通时间模式和恒定功率模式的权衡达到平衡以满足针对低功率应用和针对输入纹波性能的功率因数要求。